IFF Mark II fue el primer sistema operativo de identificación amigo o enemigo . Fue desarrollado por la Royal Air Force justo antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial . Después de una breve serie de prototipos Mark I , utilizados experimentalmente en 1939, el Mark II comenzó a desplegarse ampliamente al final de la Batalla de Gran Bretaña a finales de 1940. Permaneció en uso hasta 1943, cuando comenzó a ser reemplazado por el IFF estandarizado. Mark III , que fue utilizado por todos los aviones aliados hasta mucho después de que terminara la guerra.
El Mark I era un sistema simple que amplificaba las señales de los sistemas de radar británicos Chain Home , haciendo que el "bip" del avión se extendiera en la pantalla del radar , identificando al avión como amigo. Mark I tuvo el problema de que había que ajustar la ganancia en vuelo para que siguiera funcionando; en el campo, acertó sólo la mitad de las veces. Otro problema era que era sensible a una sola frecuencia y tenía que sintonizarse manualmente en diferentes estaciones de radar. En 1939, Chain Home era el único radar de interés y operaba en un conjunto limitado de frecuencias, pero ya estaban entrando en servicio nuevos radares y el número de frecuencias comenzaba a multiplicarse.
Mark II abordó ambos problemas. Un control automático de ganancia eliminó la necesidad de ajustar la ganancia, lo que hizo que fuera mucho más probable que el dispositivo funcionara correctamente cuando se le interrogara. Para trabajar con muchos tipos de radar, un complejo sistema de engranajes motorizados y levas cambiaba constantemente la frecuencia a través de tres bandas anchas, escaneando cada una de ellas cada pocos segundos. Estos cambios automatizaron el funcionamiento del dispositivo y lo hicieron realmente útil por primera vez; Anteriormente, los operadores no podían estar seguros de si una señal era un avión enemigo o uno amigo con un IFF mal ajustado. Ordenado originalmente en 1939, la instalación se retrasó durante la Batalla de Gran Bretaña y el sistema se utilizó ampliamente a partir de finales de 1940.
Aunque la selección de frecuencias del Mark II cubría el período inicial de la guerra, en 1942 se utilizaban tantos radares que se habían introducido una serie de subversiones para cubrir combinaciones particulares de radares. La introducción de nuevos radares basados en el magnetrón de cavidad requirió diferentes frecuencias a las que el sistema no se adaptaba fácilmente. Esto llevó a la introducción del Mark III, que operaba en una única frecuencia que podía usarse con cualquier radar; también eliminó la necesidad del complejo sistema de engranajes y levas. El Mark III comenzó a entrar en servicio en 1943 y rápidamente reemplazó al Mark II.
Antes de que comenzaran a implementarse los sistemas Chain Home (CH), Robert Watt había considerado el problema de identificar aviones amigos en una pantalla de radar . Presentó patentes iniciales sobre tales sistemas en 1935 y 1936. [1] [2] [3]
En 1938, los investigadores del establecimiento de investigación de radares de Bawdsey Manor comenzaron a trabajar con el primero de los conceptos de Watt. Se trataba de un sencillo sistema "reflector" que constaba de un conjunto de antenas dipolo sintonizadas para resonar en la frecuencia de los radares CH. Cuando un pulso del radar los alcanzara, resonarían durante un breve período y provocarían que la estación recibiera una señal adicional. Las antenas estaban conectadas a un interruptor motorizado que periódicamente cortocircuitaba la antena y cancelaba la transmisión, provocando que la señal se encendiera y apagara. En la pantalla CH, esto provocó que el "intermitente" se alargue y contraiga periódicamente. El sistema resultó muy poco fiable; solo funcionaba cuando el avión estaba en determinados lugares y volaba en determinadas direcciones. [1]
Siempre se sospechó que este sistema sería de poca utilidad en la práctica. Cuando ese resultó ser el caso, la Royal Air Force (RAF) introdujo un sistema diferente que consistía en un conjunto de estaciones de seguimiento que utilizaban radiogoniómetros HF/DF . Las radios estándar de los aviones se modificaron para enviar un tono de 1 kHz durante 14 segundos cada minuto, lo que permitió a las estaciones de seguimiento tiempo suficiente para medir el rumbo del avión. Se asignaron varias estaciones de este tipo a cada sector del sistema de defensa aérea y enviaron sus mediciones a una estación de trazado en el cuartel general del sector. Allí utilizaron triangulación para determinar la ubicación de la aeronave. [4]
Conocido como " pip-squeak ", el sistema funcionó pero requirió mucha mano de obra y requirió operadores en varias estaciones y en los tableros de trazado en las oficinas centrales del sector. [4] Se necesitaban más operadores para fusionar la información del sistema pip-squeak con la de los sistemas de radar para proporcionar una vista del espacio aéreo. También significó que los pilotos fueran constantemente interrumpidos cuando hablaban con sus controladores de tierra. Se deseaba un sistema que funcionara directamente con el radar. [5]
Buscando un sistema que fuera lo más sencillo posible, los investigadores de Bawdsey comenzaron a trabajar con un receptor regenerativo . La idea detrás de la regeneración es amplificar la señal de radio y enviarla a un circuito LC , o "tanque", que resuena a una frecuencia seleccionada. Una pequeña parte de la salida del tanque se devuelve a la entrada del amplificador, lo que provoca una retroalimentación que amplifica enormemente la señal. Siempre que la señal de entrada sea relativamente constante, como las señales del código Morse , un solo tubo de vacío puede proporcionar una amplificación significativa. [6]
Un problema con la regeneración es que si la retroalimentación es demasiado fuerte, la señal crecerá hasta el punto en que comienza a transmitirse desde la antena y causar interferencia en otros receptores. [6] En el caso del sistema IFF, esto es precisamente lo que se deseaba. Cuando se recibió la señal del radar y se ajustó adecuadamente la ganancia, la señal creció hasta convertir el sistema de receptor a transmisor. Los niveles de señal aún eran pequeños, pero los receptores de los sistemas de radar eran extremadamente sensibles y la señal del transceptor era mayor de lo que normalmente se recibiría únicamente por el reflejo del pulso del radar original. [7]
Esta señal adicional haría que la señal del avión en la pantalla del radar aumentara repentinamente y fuera mucho más grande. Dado que podría ser difícil distinguir la señal más grande resultante del IFF del regreso de una aeronave o formación más grande sin IFF, el circuito se conectó a un interruptor motorizado que rápidamente desconectó y reconectó el receptor, lo que provocó que la señal oscilara en la pantalla del radar. . [7] Un interruptor en el panel de control de la cabina permitía controlar el patrón; una configuración envió pulsos de 15 microsegundos (μs), la segunda configuración envió pulsos de 40 μs y la configuración final cambió entre las dos con cada pulso recibido. [8]
Había dos desventajas principales del diseño. Una era que el piloto tenía que configurar cuidadosamente el control de retroalimentación; si era demasiado bajo, el sistema no crearía una señal de salida y la estación de radar no recibiría nada, y si era demasiado alto, el circuito amplificaría su propio ruido electrónico y emitiría señales aleatorias conocidas como " squitter " a través de un amplia gama de frecuencias. [9] Esto causó una interferencia significativa en un área grande y fue un problema importante para los operadores de radar. [10] Era demasiado fácil olvidarse de ajustar la ganancia durante el vuelo, especialmente en cazas monoplaza, y se estimaba que sólo se devolvía una señal utilizable alrededor del 50 por ciento del tiempo. [7]
El otro problema era que las estaciones CH operaban en un conjunto pequeño pero distinto de frecuencias, y el sistema funcionaba solo en una frecuencia a la vez. Una aeronave en un perfil de misión típico podría ser visible sólo para una única estación CH, o quizás dos o tres sobre su área operativa. Para solucionar este problema, el panel de la cabina tenía una tarjeta con las frecuencias de las estaciones locales de CH, que el piloto debía sintonizar a medida que avanzaba. Los pilotos a menudo se olvidaban de hacer esto y, si se perdían o se desviaban del rumbo, no sabrían qué frecuencia sintonizar o la estación más cercana podría no estar en la tarjeta. [7]
El Mark I se utilizó sólo de forma experimental. Se fabricaron treinta juegos a mano en AMES y en septiembre de 1939 se realizó un pedido de 1.000 a Ferranti .
Más allá de los problemas operativos con el Mark I, un problema más grave fue el creciente número de nuevos sistemas de radar que se estaban desplegando. Incluso mientras se probaba el Mark I, la RAF, la Royal Navy y el ejército británico estaban introduciendo nuevos sistemas, que abarcaban una amplia gama de frecuencias, desde los sistemas de 200 MHz de la RAF utilizados en los cazas nocturnos y Chain Home Low hasta los sistemas de colocación de armas de 75 MHz del ejército. radares y luego al CH en 20 a 30 MHz. Intentar sintonizar manualmente entre ellos sería poco práctico e imposible si la aeronave fuera visible para más de un radar, lo que era cada vez más el caso. [11]
A principios de 1939 ya se estaba desarrollando una solución, similar al Mark I pero que empleaba circuitos sintonizados sensibles a muchos conjuntos de radar. Utilizó un "complicado sistema de levas, engranajes y mecanismos de Ginebra " para cambiar entre las bandas conectándose a osciladores que cubrían una banda y luego usó un condensador de sintonización motorizado para recorrer el rango de frecuencia dentro de esa banda. [1] [a] Para garantizar que la señal tuviera la intensidad adecuada y no provocara señales espontáneas, se agregó un control automático de ganancia . Estos cambios eliminaron la necesidad de sintonizar o ajustar la ganancia en vuelo, mejorando en gran medida las posibilidades de que respondiera correctamente a un radar. Sólo fueron necesarios ajustes periódicos en el terreno para que siguiera funcionando correctamente. [11]
En octubre de 1939 se envió a Ferranti un pedido de 1.000 juegos y en noviembre habían completado los primeros 100 juegos. La rápida expansión de la RAF impidió que una proporción significativa de su fuerza estuviera equipada en el momento de la Batalla de Gran Bretaña a mediados de 1940. En cualquier caso, la acción tuvo lugar principalmente sobre el sur de Inglaterra, donde IFF no sería muy útil ya que las estaciones CH estaban ubicadas a lo largo de la costa y podían ver a los cazas sólo si estaban sobre el Canal de la Mancha . No hubo una necesidad urgente de instalar los sistemas y pip-squeak continuó utilizándose durante la batalla. [7]
La falta de IFF provocó problemas como el fuego amigo ; La batalla de Barking Creek en septiembre de 1939 no habría ocurrido si se hubiera instalado el IFF. También significaba que los aviones enemigos no podían ser identificados si estaban cerca de aviones conocidos de la RAF. En julio de 1940, los alemanes comenzaron a aprovechar esto insertando sus bombarderos en formaciones de bombarderos de la RAF que regresaban de misiones nocturnas sobre Europa. A los operadores de tierra les parecieron más aviones de la RAF y una vez que cruzaron la costa no hubo forma de rastrearlos. Incluso si uno de los raros conjuntos Mark I estuviera disponible, la falta de confiabilidad de sus señales hacía difícil que los controladores confiaran en él. [7]
Cuando terminó la Batalla de Gran Bretaña, el Mark II se instaló rápidamente en los aviones de la RAF. Su instalación en el Supermarine Spitfire requirió dos antenas de alambre en la cola que redujeron la velocidad máxima en 2 millas por hora (3,2 km/h) y agregaron 40 libras (18 kg) de peso. Pip-squeak todavía se usaba para áreas terrestres donde el CH no cubría, así como un sistema de guía de emergencia. [7] El Mark II también encontró uso en los barcos de la Royal Navy, donde se produjo como el Tipo 252 para que los barcos pudieran identificarse entre sí mediante radar. [13]
Un conjunto Mark II fue llevado a los EE. UU. como parte de la Misión Tizard en noviembre de 1940. Los investigadores estadounidenses ya estaban trabajando en su propio sistema IFF de cierta complejidad. Se dieron cuenta de la importancia de utilizar un sistema IFF común y, a principios de 1941, decidieron instalar el Mark II en su propio avión. [13] Philco asumió la producción con un pedido de 18.000 equipos como SCR-535 en julio de 1942. El sistema nunca fue completamente confiable. [11]
La profusión de radares que condujo al Mark II continuó y en 1942 había casi una docena de subtipos del Mark II que cubrían conjuntos de frecuencias. Algunos, como el IIIN, estaban sintonizados con los radares comúnmente utilizados por la Armada, mientras que otros, como el IIIG, con los utilizados por los radares terrestres del Ejército y la Fuerza Aérea. Ninguna unidad podría responder a todos ellos. Para agravar el problema, el magnetrón de cavidad había madurado y estaba a punto de entrar en servicio una nueva generación de radares que operaban en la región de las microondas , utilizando frecuencias en las que los receptores IFF no podían funcionar. [14]
En 1940, el ingeniero inglés Freddie Williams consideró este problema y sugirió que todas las operaciones del IFF se trasladaran a una única frecuencia. En lugar de responder en la frecuencia del radar y mezclarse así con su señal en el receptor, una unidad separada transmitiría pulsos de "interrogación" en sincronía con los pulsos del radar, y las señales recibidas se amplificarían de forma independiente y luego se mezclarían con las señales del radar en el receptor. mostrar. Esto simplificó enormemente el equipo a bordo porque operaba en una frecuencia, eliminando el complejo sistema multibanda. La única desventaja era que se necesitaba un segundo transmisor en las estaciones de radar. [1]
La producción del IFF Mark III comenzó en Ferranti y rápidamente fue retomada en los EE. UU. por Hazeltine . [15] Siguió siendo el principal sistema IFF de los Aliados durante el resto de la guerra; La frecuencia común de 176 MHz se utilizó durante muchos años después. [14]